電池パック

【課題】電池パックに設けられるリレーが駆動することで生じるノイズを抑制する。
【解決手段】負極側リレー２２は、Ｌ字形状の固定具５０に形成された複数の固定点を介して電池パックのロワーケース１４の底面上部１４ａ及び内側壁面１４ｂに固定される。
各固定点を頂点とする多角形の内側に負極側リレー２２の重心が位置する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両に搭載される電池パックに関し、特に電池パックに収容されるリレーの配置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ハイブリッド電気自動車や燃料電池自動車、あるいは電気自動車は、駆動モータに供給される電力を蓄積するため電池パックを備えている。電池パックは、複数の電池モジュールを組み合わせて構成された電池スタック、電池スタックを制御するための各種機器、さらに電池スタックや各種機器を保護するためのアッパーケース及びロワーケースを有する。各種機器の１つとしては、特許文献１に記載されているように、電池スタックから駆動モータに供給される電力を必要に応じて遮断するリレー（接点開閉装置）がある。
【０００３】
図６Ａ，６Ｂ，６Ｃは、リレーの動作原理を説明するための図である。リレー１は、例えばロワーケース１４の底面上部１４ａに固定具２を介して固定ネジ２ａにより取り付けられる。リレー１は、いわゆるメカニカルリレーであり、励磁コイル１ａと、励磁コイル１ａの電磁力で駆動される可動鉄心（駆動軸）１ｂと、励磁コイル１ａや可動鉄心１ｂ等を収納するケース１ｄとを有する。
【０００４】
図６Ａにおいて、リレー１がオン状態になると、励磁コイル１ａが励磁され電磁気力が発生する。これにより、図６Ｂに示す通り、可動鉄心１ｂが上昇し、復帰バネ１ｅが収縮するとともに、可動鉄心１ｂの上部に設けられた内部接点端子１ｃが、外部入力端子３ａ及び外部出力端子３ｂと接触し、通電する。また、リレー１がオフ状態になると、励磁コイル１ａの電磁気力がなくなり、収縮した復帰バネ１ｅの復元力により可動鉄心１ｂが下降し、内部接点端子１ｃは、外部入力端子３ａ及び外部出力端子３ｂから離れる。
【０００５】
リレー１がオン状態からオフ状態となった場合、図６Ｃに示す通り、可動鉄心１ｂが復帰バネ１ｅの復元力によりケース１ｄの底面に衝突し、リレー１全体に衝撃振動が伝達される。この衝撃振動は、固定点２ｂを介してロワーケース１４に伝わり、電池パックを振動させ、ノイズを発生させることがある。
【０００６】
ところで、自動車に搭載される機器の静穏性はその機器の商品価値の基準として重要な要素を持っている。そのため、電池パックに備えられるリレーから発生する衝突音についても防音することが望ましい。
【０００７】
そこで、従来、可動鉄心１ｂの進退動作時に生じる衝撃を緩和するためにリレー１と固定具２とを衝撃吸収部材４（防振ゴム）を介して取り付けることで防音対策を行っている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−３２８５９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記のように、リレー１を固定具２及び衝撃吸収部材４を介して底面上部１４ａに取り付けたとしても、衝撃吸収部材４が可動鉄心１ｂの進退動作時の衝撃を吸収する際に、衝撃振動によりリレー１を底面上部１４ａに対して平行方向に振動させる力が新たに発生し、この力によりリレー１が振動し、ノイズが発生することがある。
【００１０】
そこで、本発明は、電池パックに設けられるリレーが駆動することで生じるノイズを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る電池パックは、車両に搭載される電池パックであって、電池スタックと、前記電池スタックから出力される電流をリレーするリレーユニットと、前記電池スタック及び前記リレーユニットを収容する筐体と、を含み、前記リレーユニットは、前記筐体の少なくとも２つの内側面に衝撃吸収部材を介して固定するための少なくとも３つの固定点を有し、前記各固定点を頂点とする多角形の内側に、前記リレーユニットの重心が位置することを特徴とする。
【００１２】
本発明の１つの態様によれば、前記多角形の重心と前記リレーユニットの重心とは一致することを特徴とする。
【００１３】
本発明の１つの態様によれば、前記リレーユニットは、駆動軸が軸方向に進退することで接点が開閉するメカニカルリレーを含み、前記リレーユニットが固定される前記内側面には、前記軸方向と垂直な面と、前記軸方向と平行な面とを含み、前記軸方向と垂直な面に固定するための固定点の数よりも前記軸方向と平行な面に固定するための固定点の数が多いことを特徴とする。
【００１４】
本発明の１つの態様によれば、前記リレーユニットは、Ｌ字形状の固定具を有し、前記固定具を介して前記筐体の内側面に固定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、電池パックに設けられるリレーが駆動することで生じるノイズを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態とする）について、以下図面を用いて説明する。
【００１７】
図１は、本実施形態における電池パック１０の外観展開図である。電池パック１０は、例えば、ハイブリッド電気自動車や燃料電池自動車、あるいは電気自動車に搭載され、駆動モータに供給する電力を蓄積する。
【００１８】
図１において、電池パック１０の筐体である電池ケースは、複数の電池モジュールを組み合わせて構成される電池スタック１６の上部をカバーするアッパーケース１２及び下部をカバーするロワーケース１４を有する。電池パック１０内には、電池スタック１６の他に、電池ＥＣＵ（電池電子制御ユニット）２８、正極側リレー２０（図１には図示せず）、負極側リレー２２、プリチャージリレー２４（図１には図示せず）、プリチャージ抵抗２６（図１には図示せず）などの各種機器が内蔵される。また、ロワーケース１４の外側壁面には充放電用出力端子３０が取り付けられる。電池スタック１６は、正極側リレー２０及び負極側リレー２２を介して充放電用出力端子３０に接続される。なお、本実施形態における各リレーは、メカニカルリレーであり、上述した図６Ａ〜６Ｃに示すリレー１と同じでよいため、リレーの内部構成や動作原理についての詳しい説明は省略する。
【００１９】
図２は、電池パック１０から供給される電力により駆動モータ４２が駆動する駆動システムのブロック図である。
【００２０】
図２において、電池スタック１６から出力される直流は、インバータ４０を介して交流に変換され駆動モータ４２に供給される。ここで、電池スタック１６とインバータ４０との間には、正極側リレー２０、負極側リレー２２、プリチャージリレー２４が設けられる。自動車のイグニションキーがオンされると、負極側リレー２２、プリチャージリレー２４の順にオンして、コンデンサ４４の充電が始まる。このとき、電流制限用のプリチャージ抵抗２６によって大きな突入電流が正極側リレー２０に流れるのを制限している。コンデンサ４４が充電された後、正極側リレー２０がオンして、駆動モータ４２のドライブ回路に給電が開始され、プリチャージリレー２４がオフされる。イグニションキーをオフしたときには、正極側リレー２０、負極側リレー２２がオフされ、電池スタック１６とインバータ４０との間の通電が遮断される。
【００２１】
図３Ａは、負極側リレー２２をロワーケース１４に取り付ける際の台座の役目を果たす固定具５０の斜視図である。本実施形態では、上記のように構成された電池パック１０において、リレーがオンオフ動作することで生じるノイズを抑制するために、ロワーケース１４に固定する固定具５０が図３Ａに示すような形状であることを特徴とする。以下、リレー及び固定具を含めてリレーユニットと称す。なお、本実施形態では、機器設置スペースを考慮して、負極側リレー２２をロワーケース１４に固定する固定具について説明するが、他のリレーについても機器設置スペースが確保できるのであれば、同様な形状の固定具を介してロワーケース１４に取り付けてもよい。
【００２２】
図３Ｂは、負極側リレー２２を固定した状態の固定具５０の斜視図であり、負極側リレー２２を説明上点線で示している。
【００２３】
図４は、固定具５０を介して負極側リレー２２をロワーケース１４に取り付けた状態を、図１のＡ方向から見た場合の模式図である。
【００２４】
以下、図３Ａ，３Ｂ及び図４を参照して、固定具５０についてさらに説明する。
【００２５】
固定具５０は、筐体の内側面であるロワーケース１４の底面上部に固定される底面固定部５０ａと、筐体の内側面であるロワーケース１４の内側壁面に固定される壁面固定部５０ｂとによりＬ字形状を為す。底面固定部５０ａには、負極側リレー２２を固定する一対のネジ止め部５２ａが対角線上に形成される。さらに、底面固定部５０ａには、１つの固定点５６ａが形成される。固定点５６ａには、衝撃吸収部材であるゴムスリーブ５４ａが取り付けられており、底面固定部５０ａは、ゴムスリーブ５４ａを介してロワーケース１４の底面上部に固定される。また、壁面固定部５０ｂには、２つの固定点５６ｂ、５６ｃが形成される。固定点５６ｂ、５６ｃにもゴムスリーブ５４ｂ，５４ｃが取り付けられており、壁面固定部５０ｂは、ゴムスリーブ５４ｂ，５４ｃを介してロワーケース１４の内側壁面に固定される。ここで、ゴムスリーブは、可動鉄心１ｂの動作方向Ｚに対して十分な振動吸収性をもつ弾性材料を選択することが好ましい。より具体的には、ゴムスリーブとしては、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体（ＥＰＤＭ（Ethylene-Propylene diene terpolymer））、ブチルゴム、シリコンゴムなどを用いることができる。
【００２６】
このようなゴムスリーブを選択することで、負極側リレー２２を構成する可動鉄心１ｂがケース１ｄの底面に衝突した際に生じる衝撃振動を効果的に吸収できる。
【００２７】
本実施形態では、負極側リレー２２が固定具５０を介して、ロワーケース１４の底面上部１４ａの他に、ロワーケース１４の内側壁面１４ｂに固定される。よって、負極側リレー２２がオンオフ動作した際に生じる衝突振動が異なる２面に分散して伝達されるため、衝突振動を効率的に減衰することができる。また、外的要因により負極側リレー２２が振動する場合にも、効率的に負極側リレー２２の振動を減衰させることができる。
【００２８】
ここで、３つの固定点５６ａ，５６ｂ，５６ｃは、固定点５６ａ，５６ｂ，５６ｃを頂点とする多角形の重心Ｇｉ６０が、負極側リレー２２と固定具５０とを含むリレーユニットの重心Ｇｉ６２と一致するように、底面固定部５０ａもしくは壁面固定部５０ｂに形成することが好ましい。これにより、リレーユニットが、ロワーケース１４に安定して固定され、負極側リレー２２の衝突振動を効率的に減衰させることができる。なお、上記では、重心Ｇｉ６０と重心Ｇｉ６２とは一致すると説明したが、重心Ｇｉ６０と重心Ｇｉ６２とが近傍にあれば衝撃振動をある程度抑制することができるため、重心Ｇｉ６０と重心Ｇｉ６２とは必ずしも完全一致でなくても構わない。すなわち、固定点５６ａ、５６ｂ、５６ｃで形成される多角形上に、重心Ｇｉ６２が少なくとも存在すれば、衝撃振動を抑制する効果を得られる。
【００２９】
また、底面固定部５０ａに形成される固定点の数よりも、壁面固定部５０ｂに形成される固定点の数を多くすることが好ましい。言い換えれば、負極側リレー２２を構成する可動鉄心１ｂの動作方向Ｚに垂直な面である底面固定部５０ａの固定点の数よりも、動作方向Ｚと平行な面である壁面固定部５０ｂの固定点の数を多くすることが好ましい。可動鉄心１ｂの衝突振動は、可動鉄心１ｂの動作方向Ｚに垂直な面よりも、動作方向Ｚと平行な面に伝達されるほうが、衝突により生じるエネルギーを散逸しやすく、そのエネルギーを吸収しやすい。よって、壁面固定部５０ｂに形成される固定点の数を多くすることで、負極側リレー２２の衝突振動を効率的に減衰させることができる。なお、底面固定部５０ａおよび壁面固定部５０ｂに形成される固定点は上記の数に限定されず、より多くの固定点を形成しても構わない。
【００３０】
ここで、図５Ａ〜５Ｄを参照して、本実施形態に係る固定具５０を用いてリレーをロワーケースに固定した場合の効果についてさらに説明する。
【００３１】
図５Ａは、固定具を介さずにロワーケースの底面上部のみに直接リレーを固定した状態で、リレーをオンオフ動作した際の音圧（Ｐａ）の測定結果を音圧波形で示した図である。
【００３２】
図５Ｂは、衝撃吸収部材を備える従来の固定具を介してロワーケースの底面上部のみにリレーを固定した状態で、リレーをオンオフ動作した際の音圧（Ｐａ）の測定結果を音圧波形で示した図である。
【００３３】
図５Ｃは、図５Ｂと同様な測定結果であり、横軸（音圧）及び縦軸（時間）の目盛間隔を図５Ｄと合わせるために変更したものである。
【００３４】
図５Ｄは、本実施形態に係る固定具５０を介してロワーケースの底面上部および内側壁面にリレーを固定した状態で、リレーをオンオフ動作した際の音圧（Ｐａ）の測定結果を音圧波形で示した図である。
【００３５】
図５Ａ〜５Ｄに示す通り、本実施形態に係る固定具５０を用いてリレーをロワーケースに固定した場合、固定具５０を用いない場合に比べてノイズを効果的に低減できることがわかる。また、固定具５０を用いた場合、固定具５０を用いない場合に比べてノイズの継続時間が短く、短期間にノイズを抑制することができる。これは、上記のように、各固定点を頂点とする多角形の重心Ｇｉ６０とリレー及び固定具を合わせた重心Ｇｉ６２（つまり、リレーユニットの重心）とを一致させることで、リレーと固定具との安定性を確保したことにより得られる効果である。
【００３６】
以上、本実施形態によれば、ロワーケースの底面上部１４ａと内側壁面１４ｂとにＬ字形状の固定具を固定して、固定具にリレーを固定することで、ロワーケースに対してリレーが安定して固定される。よって、リレーが動作した際に生じる衝突振動を抑制し、ノイズの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本実施形態における電池パックの外観展開図である。
【図２】電池パックから供給される電力により駆動モータが駆動する駆動システムのブロック図である。
【図３Ａ】リレーをロワーケースに固定するための固定具の斜視図である。
【図３Ｂ】リレーを固定した状態の固定具の斜視図である。
【図４】固定具を介して負極側リレーをロワーケース１４に取り付けた状態を示す模式図である。
【図５Ａ】固定具を介さずにロワーケースの底面上部のみに直接リレーを固定した状態で、リレーをオンオフ動作した際の音圧（Ｐａ）の測定結果を音圧波形で示した図である。
【図５Ｂ】衝撃吸収部材を備える従来の固定具を介してロワーケースの底面上部のみにリレーを固定した状態で、リレーをオンオフ動作した際の音圧（Ｐａ）の測定結果を音圧波形で示した図である。
【図５Ｃ】衝撃吸収部材を備える従来の固定具を介してロワーケースの底面上部のみにリレーを固定した状態で、リレーをオンオフ動作した際の音圧（Ｐａ）の測定結果を音圧波形で示した図である。
【図５Ｄ】本実施形態に係る固定具を介してロワーケースの底面上部および内側壁面にリレーを固定した状態で、リレーをオンオフ動作した際の音圧（Ｐａ）の測定結果を音圧波形で示した図である。
【図６Ａ】リレーの動作原理を説明するための図である。
【図６Ｂ】リレーの動作原理を説明するための図である。
【図６Ｃ】リレーの動作原理を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３８】
１リレー、１ａ励磁コイル、１ｂ可動鉄心、１ｃ内部接点端子、１ｅ復帰バネ、１ｄケース、２ａ固定ネジ、２固定具、２ｂ固定点、３ａ外部入力端子、３ｂ外部出力端子、４衝撃吸収部材、１０電池パック、１２アッパーケース、１４ロワーケース、１４ａ底面上部、１６電池スタック、２０正極側リレー、２２負極側リレー、２４プリチャージリレー、２６プリチャージ抵抗、２８電池ＥＣＵ、３０充放電用出力端子、４０インバータ、４２駆動モータ、４４コンデンサ、５０固定具、５０ａ底面固定部、５０ｂ壁面固定部、５２ａネジ止め部、５４ａ，５４ｂ，５４ｃゴムスリーブ、５６ａ，５６ｂ，５６ｃ固定点。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される電池パックであって、
電池スタックと、
前記電池スタックから出力される電流をリレーするリレーユニットと、
前記電池スタック及び前記リレーユニットを収容する筐体と、
を含み、
前記リレーユニットは、前記筐体の少なくとも２つの内側面に衝撃吸収部材を介して固定するための少なくとも３つの固定点を有し、
前記各固定点を頂点とする多角形の内側に、前記リレーユニットの重心が位置することを特徴とする電池パック。
【請求項２】
請求項１に記載の電池パックにおいて、
前記多角形の重心と前記リレーユニットの重心とは一致することを特徴とする電池パック。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電池パックにおいて、
前記リレーユニットは、
駆動軸が軸方向に進退することで接点が開閉するメカニカルリレーを含み、
前記リレーユニットが固定される前記内側面には、前記軸方向と垂直な面と、前記軸方向と平行な面とを含み、
前記軸方向と垂直な面に固定するための固定点の数よりも前記軸方向と平行な面に固定するための固定点の数が多いことを特徴とする電池パック。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１つに記載の電池パックにおいて、
前記リレーユニットは、
Ｌ字形状の固定具を有し、前記固定具を介して前記筐体の内側面に固定されることを特徴とする電池パック。

【図１】